Les travaux de thèse présentent une étude comparative d'actionneurs électromécaniques à course limitée régulant la position d'un obturateur dans une boucle d'air d'un moteur thermique. Les normes européennes sur la limitation des rejets polluants imposent de nouveaux besoins sur les performances dynamiques et mécaniques des actionneurs. Un état de l'art sur la boucle d'air des moteurs thermiques montre que deux topologies d'actionnements sont devenus majoritaires : l'une se compose d'un moteur à courant continu (MCC) à balais et d'une transmission de puissance par engrenage, l'autre est une machine sans balais à entraînement direct sur l'obturateur. La description de ces topologies montre une approche multiphysique utilisant la mécanique, l'électricité, le magnétisme, la thermique et l'automatique. À l'aide d'un cahier des charges, quatre architectures magnétiques de machines à entraînement direct ont été modélisées et optimisées en régime linéaire. Chaque machine est constituée d'aimants permanents au rotor et d'un circuit magnétique à dents polaires bobinées. De ces quatre machines, une d'entre elles est choisie sur le critère de la performance de couple par unité de volume en vu d'être optimiser sur le critère de la consommation minimale de l'énergie électrique. Pour jauger des résultats obtenus, la topologie MCC avec un réducteur à engrenage à deux étages de réduction est paramétrée et optimisée avec les mêmes contraintes et le même objectif. Les méthodes présentées associent les contraintes physiques et dynamiques sur le dimensionnement de l'actionneur et évoluent vers une optimisation de l'ensemble actionneur, électronique de puissance et loi de commande.

Bien que les statines forment la classe d'hypolipidémiants la plus utilisée, une toxicité musculaire a été reportée, pouvant ainsi provoquer l’apparition d’une myopathie. Dans la première partie, nous avons montré chez l’Homme et l’animal que les statines inhibent directement la chaine respiratoire mitochondriale, et induisent la production de radicaux libres dérivés de l’oxygène (RLO), qui active les voies apoptotiques dans les muscles glycolytiques, alors que les muscles oxydatifs ne sont pas atteints. Nous avons ensuite montré in vitro que le stress réducteur peut engendrer une oxydation mitochondriale, pouvant conduire à une activation de la voie de biogenèse mitochondriale. De plus l’augmentation du contenu mitochondrial induite a permis de protéger les cellules contre l’apoptose induite par les statines. Enfin, nous avons montré in vivo que l’induction des voies de biogenèse mitochondriale est nécessaire à la tolérance des statines dans les muscles oxydatifs. En conclusion, le phénotype mitochondrial, tant au niveau quantitatif que qualitatif, semble être un facteur clé dans l’apparition de la myopathie aux statines. / Although statins are the most prescribed class of lipid-lowering agents, adverse muscular toxicity has been reported, which can lead to the appearance of a myopathy. In the first part, we showed in Humans and animals that statins inhibit directly the mitochondrial respiratory chain, and induce the production of reactive oxygen species (ROS), that trigger apoptotic pathways in glycolytic skeletal muscles, whereas oxidative muscles are not impaired. We then showed in vitro that reductive stress can provoke mitochondrial oxidation, that could lead to an activation of mitochondrial biogenesis pathways. Moreover, the consequent increase in mitochondrial content enabled to protect cells against statin-induced apoptosis. Finally, we showed in vivo that the induction of mitochondrial biogenesis is necessary for statin tolerance in oxidative skeletal muscles. In conclusion, mitochondrial phenotype, both quantitatively and qualitatively, seems to be a key factor in the appearance of statin myopathy.

Les travaux de thèse présentent une étude comparative d'actionneurs électromécaniques à course limitée régulant la position d'un obturateur dans une boucle d'air d'un moteur thermique. Les normes européennes sur la limitation des rejets polluants imposent de nouveaux besoins sur les performances dynamiques et mécaniques des actionneurs. Un état de l’art sur la boucle d’air des moteurs thermiques montre que deux topologies d'actionnements sont devenus majoritaires : l’une se compose d’un moteur à courant continu (MCC) à balais et d’une transmission de puissance par engrenage, l’autre est une machine sans balais à entraînement direct sur l’obturateur. La description de ces topologies montre une approche multiphysique utilisant la mécanique, l’électricité, le magnétisme, la thermique et l’automatique. À l'aide d'un cahier des charges, quatre architectures magnétiques de machines à entraînement direct ont été modélisées et optimisées en régime linéaire. Chaque machine est constituée d’aimants permanents au rotor et d’un circuit magnétique à dents polaires bobinées. De ces quatre machines, une d'entre elles est choisie sur le critère de la performance de couple par unité de volume en vu d'être optimiser sur le critère de la consommation minimale de l'énergie électrique. Pour jauger des résultats obtenus, la topologie MCC avec un réducteur à engrenage à deux étages de réduction est paramétrée et optimisée avec les mêmes contraintes et le même objectif. Les méthodes présentées associent les contraintes physiques et dynamiques sur le dimensionnement de l'actionneur et évoluent vers une optimisation de l'ensemble actionneur, électronique de puissance et loi de commande. / The present work deals with the development of limited motion actuators dedicated to the air flow regulation of internal combustion engines. Because of the recent European Standard applied to car manufacturers, new conceptions of internal combustion engines need a new air flow management such as the low pressure exhaust gas recirculation. According to a state of art on electromechanical actuators that manage the combustive flow, there are mainly two electric topologies for rotary movements: the first one is an indirect drive which is composed of a brushed DC motor associated with a reduction spur gear set, the second one is a direct drive with a brushless DC motor. The topologic analysis carried out in order to design these actuators is based on a multi-physics approach involving mechanical, electrical, magnetic, thermal behaviours and control laws. With requirements, four magnetic topologies have been modelized in linear behaviour and optimized to minimize the external volume. Each actuator is composed of two bipolar permanent magnets on the rotor and two polar teeth on the magnetic core. With an attractive criteria per volume unit torque for a limited stroke application, one of them is chosen to minimize the electrical energy consumption. In order to compare the results of this optimized actuator, a brushed motor and a two reduction stage gear set are modelized and optimized with the aim of minimizing the energy consumption with the same required performances. This approach associates physical and dynamical constraints on actuator designs and contributes to realize a global optimization of machine, power electronics and control law.

Notre travail porte sur la définition d'outils de conception préliminaire de mécanismes, capables de construire des solutions admissibles à partir d'un cahier des charges donné et de débuter le processus de conception (esquisse et dimensionnement approché des formes des pièces).<br /><br />Dans cette optique, nous proposons une méthode de conception adaptée à la classe des mécanismes de transmission de mouvement rotatif, à structure linéaire, à 1 degré de mobilité et à rapport constant. Le logiciel CASYMIR (Conception Assistée de SYstèmes Mécaniques de transmIssion en Rotation) a été développé pour illustrer cette démarche qui comporte 3 étapes :<br /><br />À l'étape de synthèse topologique, un algorithme créatif génère l'ensemble des mécanismes-solutions admissibles. Il est basé sur l'exploration combinatoire d'une base de mécanismes (engrenages, courroies, trains épicycloïdaux, accouplements, etc.) et sur des règles de conception permettant d'éliminer les combinaisons inadaptées. Les mécanismes-solutions sont classés par ordre de préférence grâce à une méthode multi-critères ou par un algorithme de logique floue.<br /><br />Pour le pré-calcul dimensionnel, nous proposons la notion de squelette de mécanisme, qui est une représentation filaire spatiale des arbre, des entraxes et des angles du mécanisme. On peut alors construire un modèle géométrique basé sur celui de Denavit-Hartenberg puis l'optimiser pour trouver la position et l'orientation des étages minimisant l'encombrement et vérifiant les conditions de fermeture du mécanisme.<br /><br />La dernière étape de synthèse dimensionnelle permet de calculer les dimensions principales du mécanisme en intégrant des contraintes à la fois géométriques (non interférence des pièces, continuité géométrique et cinématique) et technologiques (résistance des dentures d'engrenages, rapport de réduction, etc.) au sein d'un même problème d'optimisation.<br /><br />Enfin, l'étude d'un réducteur industriel permet de valider le logiciel et la démarche.

Les dérivés cyclopropanoïques sont des composés importants dans plusieurs domaines tels que la synthèse organique, la chimie médicinale et la science des matériaux. La synthèse asymétrique des dérivés cyclopropanoïques s'est de plus en plus concentrée sur la synthèse stéréocontrolée de cyclopropanes polysubstitutés qui arborent toute une gamme de substituants distincts. Ces méthodes permettent d’accéder à des synthèses divergentes pour préparer des composés pharmaceutiques comportant cette sous-unité. De plus, l'ouverture facile de ce cycle très tendu en fait une bonne cible pour étudier l'activation de la liaison C‒C. C’est pourquoi les cyclopropanes sont parmi les composés les plus attrayants et les plus diversifiés en synthèse organique. La synthèse divergente de dérivés cyclopropanoïques repose sur l'utilisation de précurseurs stables mais réactifs. L'une des réactions pour former des liaisons C‒C les plus couramment utilisées dans la fonctionnalisation à un stade avancé, est la réaction de couplage croisé de Suzuki-Miyaura. C'est l'une des raisons pour lesquelles les borocyclopropanes sont devenus des précurseurs synthétiques attrayants pour la fonctionnalisation et diversification des molécules complexes. L’accès à de telles molécules faciliterait la préparation de molécules cyclopropanoïques de structures diversifiées. Il est difficile de préparer des borocyclopropanes de manière énantiosélective. Dans cette thèse, une cyclopropanation énantiosélective d'acides boroniques protégés dérivés d'alcools allyliques a été réalisée via la réaction de cyclopropanation asymétrique en présence du ligand chiral de type dioxaborolane. Le développement de cette méthodologie a nécessité une modification de la décomplexation oxydative existante du dioxaborolane via son complexe dérivé de la diéthanolamine. Le protocole est maintenant applicable aux dérivés boronates qui incluent des groupements fonctionnels qui sont incompatibles avec les bases. Les borocyclopropanes tétracoordonnés obtenus permettent également la formation de liaisons C‒C et ont démontré une stabilité améliorée par rapport à leurs dérivés tricoordonnés. Une étude plus approfondie sur des complexes cyclopropylméthylamine-boranes (CAB) a démontré que ces derniers pouvaient conduire aux amine-boranes spirocycliques (SCAB). Ces SCAB ont été obtenus grâce à une cascade d'activation des CABs en utilisant le bis(trifluorométhanesulfonimide) (Tf2NH) comme initiateur. L'ouverture du cycle des CAB représente la première conversion des cyclopropanes en spirocycles contenant à la fois un N-spirocentre et un spiro amine-borane. Les amine-boranes ont démontré une activité pharmacologique telle que des propriétés anticancéreuses, anti-inflammatoires et anti-ostéoporotiques. L'incorporation de spirocycles dans un motif augmente le caractère sp3 et la chiralité inhérente. Les SCAB rendent alors des candidats attrayants pour la conception de médicaments. La réaction de SCAB avec de Tf2NH en quantités stoechiométriques a donné un complexe SCAB•NTf2 qui est capable de réduire les fonctions cétone, aldéhyde, imine, nitrobenzène, nitrosobenzène, anthracène, indole et aryl méthyl éther. Le complexe SCAB•NTf2 est également capable de réduire le diphénylacétylène de manière Z-sélective en cis-stilbène. Des études spectroscopiques approfondies ont donné plus d'informations sur la structure de SCAB•NTf2 et nous ont permis de proposer un mécanisme de réduction des groupements fonctionnels ci-dessus. Les études spectroscopiques (RMN, IR et Raman) ont également révélé l'implication d'une liaison α-C‒H au bore dans une liaison hydrogène hypsochromique « improper hydrogen bond » avec [Tf2N]-. L'hyperconjugaison avec l’atome de bore, un acide de Lewis, est proposée, ce qui rend la liaison C‒H acide et donc suffisamment polarisée pour agir comme un donneur de pont hydrogène. / Cyclopropane derivatives are incredibly versatile building blocks used in organic synthesis, medicinal chemistry, and materials science. The asymmetric synthesis of cyclopropane derivatives has increasingly focused on achieving polysubstituted cyclopropanes with a range of distinct substituents and their use in divergent syntheses to access pharmaceutical compounds. Moreover, the ring-opening potential of the cyclopropane ring, due to its inherent strain, makes it a facile target for C‒C bond activation and one of the most attractive and diverse cycloalkanes in organic synthesis. Divergent synthesis of cyclopropanes relies on stable pre-installed handles on cyclopropanes that can be activated readily. One of the most common C‒C bond formation approaches used in late-stage functionalization is the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction. As a result, borocyclopropanes have become attractive synthetic building blocks for their use in late-stage functionalization. Methods for the enantioselective synthesis of borocyclopropanes are scarce. In this thesis, the first enantioselective cyclopropanation of an allylic alcohol bearing a tetracoordinate boronate has been achieved via the Charette dioxaborolane-mediated enantioselective cyclopropanation reaction. The development of our method required modification of the existing oxidative decomplexation of dioxaborolane via diethanolamine. The protocol has now been expanded to include boronates and base-sensitive functionalities. The tetracoordinate borocyclopropane obtained was also shown to undergo C‒C bond formation and demonstrated enhanced stability compared to its tricoordinate boronate derivative. Further investigation of boron tethered cyclopropanes led to the discovery of the unique transformation of cyclopropane amine-boranes (CABs) to spirocyclic amine-boranes (SCABs). SCABs were obtained through a cascade activation of CAB via bis(trifluoromethane)sulfonimide (Tf2NH). The ring-opening of CABs represents the first conversion of cyclopropanes to spirocycles containing an N-spirocenter and furthermore an amine-borane spirocore. Amine-boranes have shown pharmacological activity such as anti-cancer, anti-inflammatory, and anti-osteoporotic properties. Incorporating spirocycles into a motif increases sp3 character and inherent chirality, rendering SCABs as attractive candidates for drug design. The reaction of SCAB with stoichiometric amounts of Tf2NH resulted in a SCAB•NTf2 complex that was found to be able to reduce ketone, aldehyde, imine, nitrobenzene, nitrosobenzene, anthracene, and indole functionalities as well as demethylate aryl methyl ethers. The SCAB•NTf2 complex was also capable of reducing diphenylacetylene in a Z-selective manner to cis-stilbene. In-depth spectroscopic studies revealed the structure of SCAB•NTf2 and a mechanism for the reduction of the above functionalities is proposed. The spectroscopic studies (NMR, IR and Raman) revealed the involvement of an α-C‒H bond to boron in improper hydrogen bonding with [Tf2N]-. Hyperconjugation to the Lewis acidic boron is proposed to make the C‒H bond acidic and therefore polarized enough to act as a hydrogen bond donor.